终极指南：如何快速开发Windows用户模式文件系统？WinFsp完整教程

终极指南：如何快速开发Windows用户模式文件系统？WinFsp完整教程

【免费下载链接】winfsp 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/win/winfsp

想要在Windows上快速开发用户模式文件系统吗？WinFsp是一个强大的开源框架，让开发者能够轻松创建Windows文件系统。本教程将带你从零开始，使用WinFsp框架构建一个完整的用户模式文件系统，无需深入了解内核驱动开发！

WinFsp是一个Windows文件系统代理，它提供了一个用户模式API来开发文件系统。通过WinFsp，你可以使用熟悉的编程语言和工具来创建功能完整的文件系统，而无需编写复杂的内核驱动程序。这个框架特别适合需要快速原型开发或特定用途文件系统的场景。

🚀 准备工作与环境搭建

在开始开发之前，你需要准备好以下环境：

• WinFsp安装：下载并安装WinFsp，记得选择"Developer"选项以确保包含所有必要的头文件和库文件
• Visual Studio：推荐使用Visual Studio 2015或更高版本
• 基础C/C++知识：虽然WinFsp支持多种语言，但本教程使用C语言

📁 创建项目骨架

首先创建一个新的Visual Studio项目，选择"Win32控制台应用程序"。确保选择空项目，因为我们稍后会手动添加所有文件。

现在创建并添加一个passthrough.c文件，包含以下基本模板：

#include <winfsp/winfsp.h>

#define PROGNAME "passthrough"

static NTSTATUS SvcStart(FSP_SERVICE *Service, ULONG argc, PWSTR *argv)
{
    return STATUS_NOT_IMPLEMENTED;
}

static NTSTATUS SvcStop(FSP_SERVICE *Service)
{
    return STATUS_NOT_IMPLEMENTED;
}

int wmain(int argc, wchar_t **argv)
{
    return FspServiceRun(L"" PROGNAME, SvcStart, SvcStop, 0);
}

这个简单的模板允许用户模式文件系统作为控制台应用程序、Windows服务运行，或者作为由WinFsp启动器控制的"子服务"。

🔧 配置开发环境

为了让项目能够正常编译，需要配置Visual Studio的包含目录和库文件路径：

• C/C++ > 常规 > 附加包含目录：$(MSBuildProgramFiles32)\WinFsp\inc
• 链接器 > 输入 > 附加依赖项：$(MSBuildProgramFiles32)\WinFsp\lib\winfsp-$(PlatformTarget).lib

🎯 文件系统入口/出口点

现在我们来关注文件系统的入口和出口点。对于passthrough文件系统，其入口和出口点分别是SvcStart和SvcStop。

入口点实现

SvcStart函数负责处理命令行参数、创建文件系统实例并启动调度器。这是文件系统运行的核心部分。

出口点实现

SvcStop函数负责停止文件系统调度器并清理资源。

📊 核心文件系统操作

现在开始实现实际的文件系统操作。这些操作定义在FSP_FILE_SYSTEM_INTERFACE结构中。

基础操作实现

GetSecurityByName：用于获取文件的基本元数据和安全描述符 Open：打开现有文件，从不创建或覆盖文件 Close：关闭文件句柄，释放资源

目录读取操作

ReadDirectory：允许文件系统支持Windows资源管理器浏览功能

卷信息查询

GetVolumeInfo：返回文件系统的总空间和可用空间信息

🔄 读写操作实现

文件读取操作

static NTSTATUS Read(FSP_FILE_SYSTEM *FileSystem,
    PVOID FileContext, PVOID Buffer, UINT64 Offset, ULONG Length,
    PULONG PBytesTransferred)
{
    HANDLE Handle = HandleFromContext(FileContext);
    OVERLAPPED Overlapped = { 0 };

    Overlapped.Offset = (DWORD)Offset;
    Overlapped.OffsetHigh = (DWORD)(Offset >> 32);

    if (!ReadFile(Handle, Buffer, Length, PBytesTransferred, &Overlapped))
        return FspNtStatusFromWin32(GetLastError());

    return STATUS_SUCCESS;
}

文件写入操作

写入操作需要考虑更多复杂语义，包括ConstrainedIo模式。

🛠️ 文件元数据操作

基本信息设置

SetBasicInfo：更新文件的属性和时间信息

文件大小设置

SetFileSize：更改文件的大小信息

安全信息设置

**SetSecurity`：更新文件的安全信息（ACL）

🗑️ 文件删除与清理

Cleanup操作

Cleanup在文件即将关闭时被调用，是支持文件删除的关键操作。

CanDelete操作

检查是否允许删除文件或目录，特别是需要检查目录是否为空。

📝 文件创建与重命名

Create操作

用于创建文件和目录，只有在文件不存在时才创建。

Overwrite操作

用于"覆盖"或"替换"文件的特殊操作。

Rename操作

实现文件重命名功能。

🧪 测试文件系统

现在我们已经有了一个功能完整的文件系统！它支持以下Windows文件系统功能：

• 查询卷信息
• 打开、创建、关闭、删除、重命名文件和目录
• 查询和设置文件和目录信息
• 查询和设置安全信息（ACL）
• 读取和写入文件
• 内存映射I/O
• 目录更改通知
• 锁定和解锁文件
• 机会锁

💡 进阶功能与服务化

启用备份/恢复权限

为了让文件系统在SYSTEM账户安全上下文中正常工作，需要启用备份和恢复权限。

注册为系统服务

使用fsreg.bat工具将文件系统注册为由WinFsp启动器管理的服务。

🎉 总结与下一步

在不到1000行的C代码中，我们编写了一个完整的Windows文件系统。我们的文件系统实现了Windows上所有常用的文件功能，与操作系统完全集成。

时间开始创建你自己的文件系统吧！以下是一些快速获得成就感的想法：

• RegFs：创建注册表的文件系统视图
• WinObjFs：将NTOS对象命名空间呈现为文件系统
• ProcFs：为Windows创建类似procfs的功能

WinFsp为Windows文件系统开发带来了革命性的变化，让开发者能够专注于业务逻辑而不是底层驱动细节。现在你已经掌握了使用WinFsp开发用户模式文件系统的核心技能，开始你的文件系统开发之旅吧！🚀

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